Điện Mặt Trời – Hệ Thống Năng Lượng Tương Lai

Đi cùng với cuộc Cách mạng Công nghiệp hóa, hện đại hóa của đất nước, hệ thống điện năng lượng mặt trời đang dần trở nên phổ biến trong vài năm trở lại đây.Người tiêu dùng dần quan tâm đến nguồn năng lượng sạch và vô tận này. Vậy hệ thống điện năng lượng mặt trời là gì?

Pin mặt trời được ghép nối từ nhiều tế bào quang điện, tế bào quang điện là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các diod pin, duới ánh sáng mặt trời nó có khả năng tạo ra dòng điện tức là có khả năng chuyển đổi quang năng thành điện năng. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện.

Người ta có thể ghép nối nhiều tấm pin mặt trời thành hệ thống pin mặt trời. Pin năng lượng mặt trời (NLMT) có dạng đơn tinh thể (monocrystalline – hiệu suất cao nhất) hoặc đa tinh thể (polycrystalline – hiệu suất trung bình) hoặc màng mỏng (thin film – hiệu suất thấp nhất). Tuỳ loại, các tấm pin có thể có hiệu suất từ 15% đến 18% và có tuổi thọ trung bình khoảng 25-30 năm.

Từ hệ thống pin mặt trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC). Dòng điện này được truyền dẫn tới bộ điều khiển xạc NLMT (Solar Charger Controller) là một thiết bị điện tử có chức năng điều khiển tự động quá trình nạp điện vào ắc-quy và phóng điện từ ắc-quy ra các thiết bị điện một chiều (DC). Trường hợp công suất hệ thống pin mặt trời và điện được tích trữ trong các ắc quy đủ lớn, trong hệ thống sẽ có thêm bộ kích điện (Inverter) để biến đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC) 220V, có thể sử dụng cho hầu hết các thiết bị điện gia đình (đèn, quạt, máy tính, TV…).

Hiện nay, các hệ thống điện Mặt Trời đang được lắp đặt theo 3 giải pháp chính:

a. Hệ nối lưới, bám lưới, Ongrid.

Với phương án này, nguyên lý hoạt động như sau: Tấm pin hấp thụ bức xạ mặt trời, chuyển thành điện 1 chiều DC. Dòng điện này được đưa tới Inverter chuyển đổi thành điện AC. Công nghệ Inverter hiện nay cho phép chuyển đổi sang điện AC sóng sin chuẩn, hiệu suất từ 97% trở lên, với mức độ tin cậy rất cao. Điện AC được chuyển hóa sẽ được ưu tiên phân phối như sau:

• – Tải trong nhà > Điện MT tạo ra: Điện MT được sử dụng toàn bộ cho tải. Phần điện thiếu sẽ tự động được cấp bù từ lưới điện. Phần điện cấp bù này sẽ được đồng hồ 2 chiều ghi nhận lại.
• – Tải trong nhà = Điện MT tạo ra: Điện MT được sử dụng toàn bộ cho tải. Đồng hồ 2 chiều không thay đổi chỉ số.
• – Tải trong nhà < Điện MT tạo ra: Điện MT được sử dụng toàn bộ cho tải. Phần điện MT dư ra sẽ được tự động đẩy lên lưới điện. Phần điện đẩy lên này sẽ được đồng hồ 2 chiều ghi nhận lại.

Phương án này có rất nhiều ưu điểm như:

• – Chi phí đầu tư ban đầu thấp, do không cần acquy.
• – Với tình hình cung cấp điện hiện nay, hệ thống hoạt động sẽ ổn định, do được bù trừ trực tiếp vào lưới điện.
• – Góp phần giảm phát thải CO2 vào môi trường, tránh được việc thải loại acquy khi hết tuổi thọ.
• – Có thể bán điện lên lưới, nhằm tối ưu hóa giá trị lượng điện tạo ra, tăng hiệu quả đầu tư.

Nhược điểm:

• – Hệ bám lưới, nên khi cúp điện, hệ thống cũng không hoạt động.

b. Hệ tách lưới, off grid.

Nguyên lý hoạt động: Điện một chiều do tấm pin tạo ra sẽ đi qua bộ điều khiển sạc, để sạc đầy vào hệ thống acquy. Khi:

• – Tải > Điện MT tạo ra, hệ thống sẽ sử dụng cả điện MT và acquy nhằm cung cấp đủ cho tải.
• – Tải = Điện MT tạo ra, hệ thống sử dụng điện MT.
• – Tải < Điện MT tạo ra, hệ thống sẽ cấp cả cho tải và sạc vào acquy.

Ưu điểm:

• – Có thể cấp điện tại những vùng sâu, vùng xa, hải đảo, nơi mà lưới điện khó tiếp cận.
• – Linh hoạt cho nhiều mục đích như chạy máy bơm, thắp sáng đèn đường…

Nhược điểm:

• – Chi phí đầu tư lớn, do phải đầu tư thêm hệ thống acquy trữ điện.
• – Dòng đời acquy ngắn hơn so với dòng đời hệ thống điện MT rất nhiều, nên sẽ phải thay khi hiệu suất acquy không còn đảm bảo. Điều này làm tăng chi phí đầu tư, khó đạt hiệu quả tài chính.
• – Việc xử lý acquy thải loại khá phức tạp. Nếu không được xử lý tốt, sẽ làm ô nhiễm môi trường.

c. Hệ lai, Hybrid.

Hệ thống này sẽ kết hợp cả hai mô hình trên. Lượng điện tạo ra sẽ được ưu tiên xài cho tải, nạp cho acquy. Sau khi dư thừa thì sẽ đẩy lên lưới. Hệ thống này có ưu điểm là khi mất điện thì vẫn có điện từ acquy và tấm pin (nếu có) cấp cho tải. Tuy nhiên, hệ thống này chi phí đầu tư vẫn cao (có thể không cần dùng nhiều acquy trữ điện như hệ off grid), và vẫn cần chú ý xử lý acquy thải loại.

Chúng ta thấy rằng hệ thống chuyển mạch giữa điện lưới và điện mặt trời một cách linh hoạt, tự động và luôn ưu tiên dùng năng lượng mặt trời. Điều này sẽ dẫn đến số tiền phải trả cho EVN sẽ ít đi từng ngày và thu hồi vốn bù vào chi phí ban đầu bỏ ra lắp đặt hệ thống.

Qua bài viết này hi vọng chúng tôi đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về năng lượng mặt trời.